KHẢO SÁT SỰ CHUYỂN HÓA CỦA DEPSIDONE KHI CÓ MẶT XÚC TÁC ACID LEWIS

Culberson [6] thực hiện phản ứng tạo các dẫn xuất ester của physodic acid và 4-O-methylphysodic acid với tác chất diazomethane trong dung môi ether ở nhiệt độ 0–5°C Hình 1.2.. Đến năm 1

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

LỜI CÁM ƠN

Đề tài khóa luận này được thực hiện tại bộ môn Hóa hữu cơ, khoa Hóa, trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này, em đã nhận được

sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình quý báu cùng những kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm bổ ích từ thầy cô và bạn bè Nhân vì cái sự hướng dẫn nhiệt tình cộng với tinh thần giúp đỡ hết lòng ấy, trong những dòng tâm tư tình cảm đầu tiên của khóa luận, em xin gửi lời tri ân sâu sắc đến:

Thầy Dương Thúc Huy, người thầy đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện luận văn, truyền đạt cho em những kiến thức chuyên môn vững vàng cùng với kiến thức thực tế, là nguồn động viên an ủi to lớn tiếp sức cho em hoàn thành khóa luận trong suốt thời gian qua

Tất cả quý thầy cô trong khoa Hóa Học trường Đại học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt, chỉ bảo em những kiến thức cơ bản để em có đủ

cơ sở khoa học thực hiện đề tài luận văn này

Các thầy cô ở bộ môn Hóa Hữu Cơ, Khoa Hóa Học trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh, các thầy cô ở bộ môn Hóa Hữu Cơ, khoa Hóa Học trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh, chị Ngô Thị Tuyết Nhung, bạn Đặng Hữu Toàn, bạn Trần Thị Thuận, các bạn sinh viên K39 thực hiện khóa luận, các bạn K40 làm nghiên cứu khoa học, đã luôn kề vai sát cánh, nhiệt tình cộng tác, giúp đỡ và động viên em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành tốt khóa luận này

Gia đình là nguồn tiếp sức về mặt tinh thần cũng như vật chất, các Soeur đồng hành, chị em lưu xá và tất cả bạn bè đã luôn dành nhiều tình cảm yêu thương động viên em hoàn thành tốt quá trình học tập và làm luận văn

Em cũng xin cảm ơn đến các thầy cô phản biện đã dành thời gian đọc và đóng góp ý kiến cho bài luận văn này được hoàn thành tốt hơn Mặc dù đã cố gắng rất nhiều trong quá trình làm luận văn nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi thiếu sót, kính mong quý thầy cô tận tình chỉ bảo Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

DMF DiMethyl Formamide

HMBC Tương quan 1H-13C qua 2, 3 nối

(Heteronuclear Multiple Bond Coherence)

HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao

(High - Performance Liquid Chromatography)

HSQC Tương quan 1H-13C qua 1 nối

(Heteronuclear Single Quantum Correlation)

IC50 Nồng độ ức chế sự phát triển của 50% số tế bào thử nghiệm

(Half Maximal Inhibitory Concentration)

MIC Nồng độ tối thiểu ức chế sự phát triển của tế bào

(Minimum Inhibitory Concentration)

NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân

(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)

Ppm Part per million

UV Tia cực tím (Ultra Violet)

s Mũi đơn (Singlet)

 Đô ̣ dịch chuyển hóa học (Chemical shift)

DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU

 HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cấu tạo hóa học một vài hợp chất depsidone

Hình 1.2 Phản ứng ester hóa của physodic acid và 4-O-methylphysodic acid với tác

chất diazomethane

Hình 1.3 Phản ứng ester hóa của triacetylvittatolic acid với tác chất diazomethane Hình 1.4 Phản ứng ester hóa của corynesidone B với tác chất diazomethane

Hình 1.5 Cấu tạo hóa học protocetraric acid

Hình 1.6 Cấu tạo hóa học fumarprotocetraric acid và 9’-O-Methylprotocetraric acid Hình 1.7 Phản ứng điều chế hydroprotocetraric acid từ protocetraric acid

Hình 1.8 Phản ứng điều chế benzimidazole từ protocetraric acid

Hình 1.9 Phản ứng điều chế phenylhydrazone từ protocetraric acid

Hình 1.10 Phản ứng điều chế thiosemicarbazone từ protocetraric acid

Hình 1.11 Điều chế dẫn xuất ester 9’-O-Monopropionylprotocetraric acid

Hình 1.12 Điều chế các dẫn xuất ester 9’-O-Monomalonylprotocetraric acid

Hình 1.13 Điều chế các dẫn xuất ester của protocetraric acid

Hình 1.14 Điều chế các dẫn xuất ether của protocetraric acid

Hình 2.1 Cấu trúc các sản phẩm trong phản ứng tự chuyển hóa của protocetraric acid

Hình 2.2 Kết quả sắc kí bản mỏng trong phản ứng tự chuyển vị vủa protocetraric acid Hình 2.3 Cấu trúc sản phẩm trong phản ứng tự chuyển hóa của stictic acid

Hình 3.1 Cơ chế đề nghị của sự chuyển hóa protocetraric acid thành parmosidone

A

Hình 3.2 Cơ chế đề nghị sự tạo thành sản phẩm PA2

Hình 3.3 Cơ chế đề nghị của sự tạo thành sản phẩm PA48

Hình 3.4 Tương quan HMBC của hợp chất PA48

Hình 3.5 Qúa trình dehydrat hóa của stictic acid để tạo thành

sản phẩm SA1

Hình 4.1 Công thức hóa học của các hợp chất đã điều chế được

 SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1 Quy trình tổng hợp protocetraric acid

 BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số chủng nấm, chủng vi khuẩn, dòng

tế bào ung thư của protocetraric acid và fumarprotocetraric acid

Bảng 1.2 Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số dòng tế bào ung thư của 9’-O-

methylprotocetraric acid

Bảng 2.1 Khảo sát phản ứng của protocetraric acid dung môi DMF (yếu tố thay đổi là thể

tích dung môi, lượng xúc tác, nhiệt độ và thời gian phản ứng)

Bảng 2.2 Khảo sát phản ứng của stictic acid dung môi DMF (yếu tố thay đổi là thể tích

dung môi, lượng xúc tác, nhiệt độ và thời gian phản ứng)

Bảng 3.1 Dữ liệu phổ 1H-NMR , 13C-NMR của protocetraric acid, PA7, PA2, PA48

Bảng 3.2 Dữ liệu phổ 1H-NMR (DMSO- d 6) của stictic acid, SA1

iii iii

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ 1H-NMR của hợp chất PA7

MỤC LỤC

1.2 PROTOCETRARIC ACID VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA NÓ 4

3.1 SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG KHẢO SÁT PROTOCETRARIC ACID 22

3.1.2.1 Cơ chế phản ứng 22

3.2 SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG KHẢO SÁT SỰ CHUYỂN VỊ STICTIC

3.2.1 Cấu trúc hóa học của sản phẩm SA1

LỜI NÓI ĐẦU

Những năm gần đây các hợp chất depsidone được quan tâm nghiên cứu vì những hoạt tính sinh học hấp dẫn như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa, ức chế enzym estrogen, ngăn cản sự phân bào… mở ra những triển vọng trong việc điều chế các hợp chất dẫn xuất phục vụ cho y học như điều trị ung thư, đái tháo đường và các bệnh mãn tính liên quan đến ức chế enzyme Quá trình nghiên

cứu loài địa y Parmotrema tsavoense cho thấy protocetraric acid là một thành phần

chính của loài địa y này (Dương T.H et al, 2015) Trong đề tài khóa luận tốt nghiệp của Sinh viên Ngo T T N 2016, chúng tôi nhận thấy có sự chuyển vị của depsidone protocetraric acid dưới ảnh hưởng của xúc tác acid Lewis Để khảo sát cụ thể hơn

về quá trình chuyển vị này, chúng tôi thực hiện đề tài nhằm khẳng định ảnh hưởng của xúc tác acid Lewis đến sự chuyển vị của các depsidone protocetraric acid và stictic acid đã xảy ra với các điều kiện nhiệt độ, xúc tác khác nhau

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 DEPSIDONE

1.1.1 Định nghĩa

Depsidone là những dẫn xuất phenol, với khung sườn gồm hai phân tử phenol

được liên kết nhau qua một nối ester và một nối ether (Hình 1.1)

Hình 1.1 Cấu tạo hóa học một vài hợp chất depsidone

Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của depsidone cho thấy depsidone từ địa y

có khả năng ngăn tia UV [7, 21], tiêu diệt hàng loạt tế bào ung thư ác tính [20] Một số depsidone có hoạt tính chống oxy hóa [7, 9] Những nghiên cứu mới cho thấy một số depsidone có khả năng ngăn cản quá trình phân bào, cùng với các hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và ức chế enzyme estrogen [3, 5, 13, 19]

1.1.2 Phản ứng ester hóa trên depsidone

Một số hợp chất depsidone có nhóm chức carboxylic acid Nhóm chức này có thể được biến đổi thành nhóm chức ester, thực hiện bằng cách cho tác dụng với các tác chất thân hạch như diazomethane trong dung môi ether hoặc iodomethane trong môi trường kiềm

Năm 1996, Chicita F Culberson [6] thực hiện phản ứng tạo các dẫn xuất ester của

physodic acid và 4-O-methylphysodic acid với tác chất diazomethane trong dung môi

ether ở nhiệt độ 0–5°C (Hình 1.2)

Đến năm 1975, Teruhisa Hirayama và các cộng sự người Nhật [10] đã điều chế dẫn xuất methyl ester của triacetylvittatolic acid cũng sử dụng tác chất diazomethane

trong dung môi ether (Hình 1.3)

Năm 2009, Porntep Chomcheon và các cộng sự [5] đã điều chế dẫn xuất methyl

3

Physodic acid

(101 mg)

4-O-methylphysodic acid

Triacetylvittatolic acid Bài báo không nêu hiê ̣u suất

Hiê ̣u suất: 70%

(73 mg)

ester của corynesidone B, sử dụng tác chất là iodomethane (Hình 1.4)

O O O

C5H11 OHO

CH2

C O

C3H7

O O O

OH

O O

O

OCH3OCH3

O

OCH3

Hình 1.4 Phản ứng ester hóa của corynesidone B với tác chất diazomethane

1.2 PROTOCETRARIC ACID VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA NÓ

Hình 1.5 Cấu tạo hóa học protocetraric acid

Protocetraric acid được tìm thấy nhiều trong nhiều loài địa y khác nhau như địa y

Parmotrema (Parmotrema dilatatum, Parmotrema lichenxanthonicum, Parmotrema sphaerospora [11],…), Parmelia (Parmelia caperata, Parmelia conspresa [17],…), Ramalina (Ramalina sp [11],…), Cladonia (Cladonia ochrochloral [3],…),…

1.1.4 Hoạt tính sinh học của protocetraric acid

Protocetraric acid đã được thử nghiệm hoạt tính sinh học trên nhiều loại nấm, vi khuẩn, cũng như độc tính tế bào đối với nhiều loại ung thư khác nhau, kết quả được trình

bày trong Bảng 1.1, dưới liều MIC (μg/mL) Hợp chất có liều MIC càng nhỏ,

CH 3 I (0.3 mL) DMF (1 mL)

K 2 CO 3 (20 mg)

Khuấy từ ở nhiê ̣t đô ̣ phòng trong 20 giờ

hợp chất có hoạt tính càng mạnh

Kết quả Bảng 1.1 cho thấy protocetraric acid có khả năng kháng 6 dòng nấm

(Aspergillus fumigatus, Candida albicans, Cryprococcus var difluens, Fusarium

oxysporum, Mucor mucedo và Paecilomyces variotii), 6 dòng vi khuẩn khác nhau (B cereaus, B subtilis, M tuberculosis, P vulgaris, S lutea và S aureus) và không ức chế

được 3 dòng tế bào ung thư (Ehrlich carcinoma, Ehrlich sarcoma và Yoshina sarcoma)

Fumarprotocetraric acid (Hình 1.6), một hợp chất được cô lập nhiều từ địa y, đồng

thời cũng là dẫn xuất 9’-monofumarylprotocetraric acid, đã được kiểm tra hoạt tính sinh

học trên nhiều dòng vi khuẩn, nấm khác nhau [16] Kết quả được trình bày trong Bảng

1.1 cho thấy fumarprotocetraric acid có khả năng kháng 7 chủng vi khuẩn (Aeromonas

hydrophila, Bacillus cereaus, Bacillus subtilis, Listeriamono cytogenes, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus và Streptococcus faecalis) và 2 dòng nấm (Candida albicans và Candida glabrata) Trong khi đó, protocetraric acid không có khả năng ức

chế dòng vi khuẩn Streptococcus faecalis Điều này cho thấy các dẫn xuất của

protocetraric acid có tiềm năng hoạt tính sinh học cao

O

O

O

CH2OH COOH

O

CH2OCH3OH COOH

H3C

CH3

HO CHO

O O

H H COOH

Fumarprotocetraric acid 9’-O-methylprotocetraric acid

Hình 1.6 Cấu tạo hóa học fumarprotocetraric acid và

9’-O-methylprotocetraric acid

Bảng 1.1 Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số chủng nấm, chủng vi khuẩn,

dòng tế bào ung thư của protocetraric acid và fumarprotocetraric acid

Tên chủng nấm, chủng vi khuẩn, dòng tế

bào ung thư

Protocetraric acid MIC (μg/mL)

Fumarprotocetraric acid MIC (μg/mL) Nấm [17,20,24]

Vi khuẩn[11,20,24]

(*) Không thử nghiệm

Năm 2004, Carine Bezivin và các cộng sự đã cô lập dẫn xuất 9’-O-

methylprotocetraric acid (Hình 1.6) từ địa y Cladonia convoluta và đã kiểm tra hoạt tính

sinh học của hợp chất này với 6 dòng tế bào ung thư khác nhau [3], kết quả được trình bày ở liều IC50 (μg/mL) (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Kết quả thử nghiệm hoạt tính ức chế một số dòng tế bào ung thư của 9’-O-

methylprotocetraric acid

(μg/mL)

Hoạt tính

1.1.5 Các phản ứng đã nghiên cứu trên protocetraric acid

1.2.3.1 Phản ứng tổng hợp protocetraric acid

Năm 1981, Tony Sala và Melvyn V Sargent [22] đã đề nghị quy trình tổng hợp protocetraric acid đi từ methyl 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzoate qua 13 giai đoạn

(Sơ đồ 1.1)

1.Hexanmethylenetetramine (4.0 g)

CF 3 COOH (75 ml), Pd/C (0.5 g) Khuấy từ kết hợp đun nóng trong 25 giờ

2.Đuổ i dung môi 3.H 2 O (200 ml), khuấy từ trong 12 giờ

4.Đun nóng trong 15 phút

K 2 CO 3 (4.0 g) PhCH 2 I (2.6 g)

CH3HO

COOCH3OH

CH3PhH2CO

CH3COOCH3OCH3

CH3PhH2CO

CH3COOCH3OCH3

CH3HO

CH3COOCH3OCH3

CH3HO

OHC

CH3COOCH3OCH3

CH3PhH2CO OHC

CH3COOCH3OCH3

CH3PhH2CO HOOC

O O

CH3

HO

CH3

CH3OCH3COOCH3

H3C O

Khuấy từ kết hợp đuôi kh̉́ N 2 ở

nhiê ̣t đô ̣ phòng trong 16 giờ

1 Thêm vào dung di ̣ch 2,5-dimethylbenzene ( 11.1 g) pha trong 60

1,3-bisbenzyloxy-ml CH 2 Cl 2

2 Thêm vào từng gio ̣t dung di ̣ch CF 3 COOH (12.5 ml) pha trong 30 ml pyridine ở 0 0 C 3.Khuấy ở nhiê ̣t đô ̣ phòng trong 2 giờ

1.Pyridine (80 ml) 2.(NCH 4 ) 2 MnO 4

3.Khuấy từ ở nhiê ̣t

đô ̣ phòng trong 7 giờ

1.Thêm vào dung di ̣ch K 2 CO 3

(4.4 g) pha trong 140 ml H 2 O 2.Thêm vào dung di ̣ch

K 3 [Fe(CN) 6 ] ( 1.1 g) pha trong

65 ml H 2 O

3 Khuấy từ trong 1 giờ

O

O O

CH3

H3CO

CH3

CH3OCH3COOCH3

H3C O

O O

CH3

H3CO

CH2OH

CH2OH OCH3COOCH3

COOCH3

H3C

O

O O

O O

CH3

H3CO

CHO

CH2OH OH

COOCH3

H3C O

O O

CH3

HO CHO

CH2OH OH

COOH

H3C O

Sơ đồ 1.1 Quy trình tổng hợp protocetraric acid (tiếp theo)

CH 3 COOH 50% (16 ml) Khuấy từ ở 50 0 C trong 24 giờ

5.Cho vào mô ̣t hổ n hợp pyridinium

chlorochromate (400mg) và CH 3 COONa

(400 mg)pha trong 20 ml CH 2 Cl 2

6.Khuấy từ trong 4 giờ

1.CH 2 Cl 2 (40 ml) 2.BCl 3 ( 2.6 g) 3.Khuấy từ trong 4.5 giờ

4.Sả n phẩ m thô đem hòa tan trong dung di ̣ch dioxan

5.Đun hoàn lưu trong 4 giờ

1.CCl 4 (100 ml) 2.Đun hoàn lưu kết hợp nhỏ từ

1.LiI ( 300mg) Hexamethylphosphoric triamide (3 ml) 2.Khuấy từ kết hợp đuổ i kh̉́ N 2 ở 80 0 C trong 20 giờ

CH 3 I

K 2 CO 3

N,N-dimethylformamide

1.2.3.2 Phản ứng điều chế các dẫn xuất của protocetraric acid

a/ Năm 1933, Yasuhiko Asahina và Tyo-Taro Tukamo [2] đã thực hiện phản ứng hydrogen hóa xúc tác Pd/C để điều chế hydroprotocetraric acid từ protocetraric acid

(Hình 1.7) Sản phẩm thu được đều được đo nhiệt độ nóng chảy và xác định cấu trúc

hóa học bằng phương pháp phân tích nguyên tố và các phản ứng định tính nhóm định chức

b/ Năm 1952, Josef Klosa [12] đã điều chế một số dẫn xuất benzimidazole, phenylhydrazone của protocetraric acid Sản phẩm thu được đều được đo nhiệt độ nóng chảy và xác định cấu trúc hóa học bằng phương pháp phân tích nguyên tố và các phản ứng định tính nhóm định chức

Các dẫn xuất benzimidazole được điều chế bằng cách đun protocetraric acid với

tác chất o-aminoaniline (Hình 1.8)

Các dẫn xuất phenylhydrazone của protocetraric acid được điều chế bằng cách đun

hoàn lưu protocetraric acid (hoặc các dẫn xuất 9’-O-alkylprotocetraric acid) với

phenylhydrazine trong dung môi benzene trong 6 giờ (Hình 1.9)

Các dẫn xuất thiosemicarbazone cũng được điều chế bằng cách đun hoàn lưu

protocetraric acid (hoặc các dẫn xuất 9’-O-alkylprotocetraric acid), thiosemicarbazide

trong dung môi nitrobenzene trong 3 giờ (Hình 1.10)

c/ Josef Klosa [12] đã điều chế dẫn xuất ester hóa trên nhóm chức alcol nhất cấp

của protocetraric acid là dẫn xuất monopropionyl hóa (Hình 1.11) Năm 1977, Myles

F Keogh [15] tiếp tục điều chế dẫn xuất monomalonyl hóa (Hình 1.12)

Năm 2016, Ngô Thi ̣ Tuyết Nhung cũng đả điều chế các dẫn xuất ester của

protocetraric acid với một số acid đơn chức như benzoic acid, gyrophoric acid, trans- cinnamic acid và một số dẫn xuất của nó là trans-4-methylcinnamic acid, (E)--

methylcinnamic acid, trans-4-methoxycinnamic acid, trans-4-nitrocinnamic acid (Hình

1.13)

Protocetraric acid

CH 3 COOH (100 mL)

H 2 , Pd/C (0.5 g) Khuấy đến khi H 2 bả o hò a

Protocetraric acid

(0.5 g)

Bài báo không nêu hiêu suất

o-C6 H 4 (NH 2 ) 2 (0.3 g) EtOH (50 mL)

C 6 H 5 NO 2 (1.0 mL) Đun hoàn lưu

Protocetraric acid

(0.5 g) Bài báo không nêu hiêu suất

Hình 1.8 Phản ứng điều chế benzimidazole từ protocetraric acid

Protocetraric acid

C 6 H 6 (60 mL)

C 6 H 5 -NH-NH 2 (1.0 g) Đun hoàn lưu trong 6 giơ

Hình 1.9 Phản ứng điều chế phenylhydrazone từ protocetraric acid

C 6 H 5- NO 2

Đun nhe ̣

Protocetraric acid Bài báo không nêu hiêu suất

Hình 1.10 Phản ứng điều chế thiosemicarbazone từ protocetraric acid

Protocetraric acid

CH 3 CH 2 COOH (40 mL) Đun sôi trong 1 giơ

9’-O-Monopropionylprotocetraric acid

(0.5 g) Bài báo không nêu hiêu suất

Hình 1.11 Điều chế dẫn xuất ester 9’-O-Monopropionylprotocetraric acid

Bài báo không nêu hiêu ̣ suất

Protocetraric acid

Malonic acid (100 mg) Dioxan (20 mL)

Khuấy từ trong 4 giơ

9’-O-Monomalonylprotocetraric acid

(100 mg) Bài báo không nêu hiêu suất

Hình 1.12 Điều chế các dẫn xuất ester 9’-O-Monomalonylprotocetraric acid

Protocetraric acid Benzoic acid

Pr.B1

Pm.C3

Protocetraric acid Trans-cinnamic acid

Hình 1.13 Điều chế các dẫn xuất ester của protocetraric acid

Pr.B2

Pm.C2

Protocetraric acid (E)-α-methylcinnamic acid

Hình 1.13 Điều chế các dẫn xuất ester của protocetraric acid (tiếp theo)

d/ Phản ứng ether hóa trên nhóm chức alcol nhất cấp đã được nhóm Yasuhiko

Năm 1934, Yasuhiko Asahina và Yaitiro Tanase [1] tiếp tục điều chế 3 dẫn xuất

ether mới của protocetraric acid là dẫn xuất n-propyl, n-butyl và benzyl ether (Hình

1.14B)

Năm 1952, Josef Klosa [12] đã thực hiện các phản ứng ether hóa protocetraric acid

với hai alcol chi phương đơn chức là như isopropanol và isobutanol (Hình 1.14C)

Năm 2014, Trần Thị Quỳnh Hoa [23] đã tiến hành điều chế một số dẫn xuất ether

của protocetraric acid với một vài alcol chi phương (Hình 1.14D) Đề tài cũng đã bước

đầu thực hiện điều chế dẫn xuất ether hóa protocetraric acid theo phản ứng Williamson với tác chất iodoethane Phản ứng được thực hiện trong môi trường kiềm K2CO3 (pH=8), khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 8 giờ đạt hiệu suất 66 %

O O

O O

O O

Hình 1.14 Điều chế các dẫn xuất ether của protocetraric acid

(CH 3 ) 2 CH-CH 2 OH (30 ml)

O O

O O

O O

O O

O O

O O

R

Hình 1.14 Điều chế các dẫn xuất ether của protocetraric acid (tiếp theo).

Đun hoàn lưu trong 24 giờ

Protocetraric acid

(1.0 g)

Protocetraric acid

9’-O- Isopropylprotocetraric acid

Hiê ̣u suất: 55%

9’-O-Isobutylprotocetraric acid

Bài báo không nêu hiê ̣u suất

R-OH (x g)

Đun hoàn lưu từ 3 giờ

đến 10 giờ tùy alcol Protocetraric acid

(1.0 g)

-R= -CH 2 -CH 2 -CH 3 x=50 Hiê ̣u suất 82%

-CH 2 (CH 2 ) 2 CH 3 x=30 Hiê ̣u suất 79%

-CH 2 -C 6 H 5 x=25 Bài báo không nêu hiê ̣u suất

(C)

(D)

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 2.1 HÓA CHẤT

- Protocetraric acid được ly trích và tinh chế từ địa y Parmotrema tsavoense

- Aluminum chloride hexahydrate (Trung Quốc), 97%

- Dimethyl formamide (Trung Quốc), 99%

- Methanol (Chemsol), 99.7%

- Ethanol (Trung Quốc), 99.7%

- Dimethyl sulfoxide (Trung Quốc), 99%

- Chloroform, chưng cất thu ở phân đoạn 61°C

- Ethyl acetate, chưng cất thu ở phân đoạn 77°C

- Acetone, chưng cất thu ở phân đoạn 56°C

- Acetic acid (Trung Quốc), 99.5%

- Nước cất

- Sắc ký bản mỏng (Merck), 60F254

- Silica gel (Merck)

2.2 THIẾT BỊ

- Cân điện tử 4 số, Satorius AG Germany CPA3235

- Đèn soi UV: bước sóng 254-365 nm

- Máy khuấy từ gia nhiệt Stone Staffordshire England ST15OSA

- Máy cộng hưởng từ hạt nhân NMR Bruker Ultrashied 500 Plus (đo ở tần số 500 MHz cho phổ 1H–NMR và 125 MHz cho phổ 13C–NMR) thuộc phòng Phân tích Trung tâm trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM, số 227 Nguyễn Văn Cừ, Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh

 Trong một bình cầu 50 mL, cân 0.0267 mmol protocetraric acid, cân 1.23 mmol

RCOOH (benzoic acid, trans-cinnamic acid, methylcinnamic acid, methoxycinnamic acid, (E)--methylcinnamic acid, trans- 4-nitrocinnamic acid),

trans-4-dung môi sử dụng là DMSO, xúc tác là AlCl3 Các yếu tố được thay đổi khi tiến hành tổng hợp các dẫn xuất là thể tích dung môi, lượng xúc tác, nhiệt độ và thời gian phản ứng (Bảng 2.1)

 Tiến hành đun kết hợp khuấy từ Nhiệt độ được điều chỉnh nhờ một bếp cách dầu Hỗn hợp sau phản ứng được để nguội Tiến hành chiết lỏng-lỏng nhiều lần với ethyl acetate để loại dung môi DMSO Quá trình chiết được theo dõi bằng sắc ký bản mỏng cho đến khi hỗn hợp chiết không hiện hình UV nữa thì kết thúc

 Tiến hành sắc ký cột sản phẩm thô với hệ dung môi n-hexane: EtOAc: acetone:

AcOH (10:1:0.2:0.2) để thu sản phẩm tinh khiết

 Cân sản phẩm cô lập được, tính hiệu suất cô lập (H%)

Các phản ứng được theo dõi theo thời gian bằng sắc kí bản mỏng

2.3.1 Phản ứng giữa protocetraric và benzoic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol benzoic acid (tỉ lệ 1:46), dung môi DMSO (2 mL), AlCl3 (1.1 mg), nhiệt độ 120oC:

 Thời gian phản ứng: 0.25 giờ (phản ứng 1a)

 Thời gian phản ứng: 0.5 giờ (phản ứng 1b)

2.3.2 Phản ứng giữa protocetraric acid và trans-cinnamic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-cinnamic acid (tỉ lệ 1:46):

 Dung môi DMSO (2 mL), AlCl3 (0.0825 mmg), nhiệt độ 90oC, thời gian 3 giờ

(phản ứng 2a)

 Dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.55 mg), nhiệt độ 100oC, thời gian 1.25 giờ

(phản ứng 2b) Dung môi DMSO (2 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 70oC, thời gian 6 giờ (phản ứng 2c)

2.3.3 Phản ứng giữa prototocetraric acid và trans-4-methylcinnamic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-4-methylcinnamic acid (tỉ lệ

1:46), dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 90oC, thời gian 3 giờ (phản

ứng 3)

2.3.4 Phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4-methoxycinnamic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-4-methoxycinnamic acid (tỉ lệ

2.3.5 Phản ứng giữa protocetraric acid và (E)--methylcinnamic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol (E)--methylcinnamic acid (tỉ lệ 1:46), dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 80oC, thời gian 5h (phản ứng 5)

2.3.6 Phản ứng giữa protocetraric acid và trans-4-nitrocinnamic acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 1.23 mmol trans-4-nitrocinnamic acid (tỉ lệ 1:46),

dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 80oC, thời gian 6h (phản ứng 6)

2.3.7 Phản ứng giữa protocetraric acid và gyrophoric acid

Dùng 0.0267 mmol protocetraric acid và 0.0267 mmol gyrophoric (tỉ lệ 1:1), dung môi DMSO (1 mL), AlCl3 (0.0825 mg), nhiệt độ 80oC, thời gian 6h (phản ứng 7)

Bảng 2.1 Kết quả khảo sát phản ứng ester hóa giữa protocetraric acid và các carboxylic acid đơn chức sử dụng xúc tác AlCl3

RCOOH (mg)

DMSO (mL)

AlCl 3

(mg)

Nhiệt độ ( o C)

Thời gian (h)

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI BENZOIC ACID

Từ phản ứng 1a, 1b (Bảng 2.1) giữa protocetraric acid với benzoic acid đã cô lập

được 2 sản phẩm là Pr.B2 và Pr.B1

Hình 3.1 Cấu trúc các sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và benzoic acid 3.1.1 Cấu trúc hóa học của sản phẩm Pr.B2

Hợp chất Pr.B2 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và

benzoic acid có đặc điểm như sau:

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol, DMSO

 Phổ 1H–NMR (DMSO-d 6) (phụ lục 1): trình bày trong Bảng 3.1

 Phổ 13C–NMR (DMSO-d 6) (phụ lục 2): trình bày trong Bảng 3.2

Biện luận cấu trúc

So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của hợp chất Pr.B2 với protocetraric acid cho thấy có

sự tương đồng, tuy nhiên Pr.B2 có sự xuất hiện của một đơn vị benzoyl tại C-8’ (5 proton

ở vùng nhân thơm gồm có 2H ở ở ở ở 7.48) Sự hiện diện của một đơn vị benzoyl này cũng dẫn đến sự chuyển dịch về vùng từ trường thấp của nhóm methylene H-8’ (so với  của H-8’ của protocetraric acid Dữ liệu phổ 13C-

NMR của hợp chất Pr.B2 giúp củng cố nhận định trên Như vậy, Pr.B2 được xác định là

sản phẩm ester hóa của protocetraric acid (Hình 3.1)

3.1.2 Cấu trúc hóa học sản phẩm Pr.B1

Hợp chất Pr.B1 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và

benzoic acid có đặc điểm như sau:

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol

và DMSO

 Phổ 1H–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 3): trình bày trong Bảng 3.1

 Phổ 13C–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 4): trình bày trong Bảng 3.2

Biện luận cấu trúc

Phổ 1H-NMR của hợp chất Pr.B1 với protocetraric acid hoàn toàn tương đồng,

ngoại trừ sự khác biệt duy nhất là sự chuyển dịch về vùng từ trường cao hơn của nhóm methylene tại C-8’ So sánh dữ liệu phổ 13C-NMR của hợp chất Pr.B1 với protocetraric

acid cũng cho thấy sự khác biệt giữa hai hợp chất là sự chuyển dịch về vùng từ trường thấp

của C-8’ Những dữ kiện này chứng tỏ Pr.B1 có thể là sản phẩm dehydrate của chính

protocetraric acid tại nhóm hydroxymethylene C-8’ Điều này cũng được tái xác định dựa

trên sự gia tăng của nhiệt độ phản ứng sẽ làm tăng dần lượng của Pr.B1 trong hỗn hợp sau

Hình 3.2 Cấu trúc các sản phẩm trong phản ứng giữa protocetraric acid và

trans-cinnamic acid

3.1.3 Cấu trúc hóa học sản phẩm Pm.C2 và Pm.C3

Hợp chất Pm.C2 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid và

trans-cinnamic acid có đặc điểm như sau:

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol, DMSO

 Phổ 1H–NMR (Acetone-d 6) (phụ lục 5): trình bày trong Bảng 3.1

 Phổ 13C–NMR (DMSO–d 6) (phụ lục 6): trình bày trong Bảng 3.2

 Phổ HMBC (DMSO–d 6) (phụ lục 7)

Hỗn hợp Pm.C2 và C3 được đo phổ 1H–NMR (DMSO–d6) (phụ lục 8): trình bày trong Bảng 3.1

Biện luận cấu trúc

Dữ liệu phổ 1H-NMR của Pm.C2 với protocetraric acid và Pr.B2 cho thấy có sự

tương đồng ở nhân thơm A nhưng có sự khác biệt rất rõ ở các tín hiệu trên nhân B Cụ thể

là nhóm methyl H-9’ của Pm.C2 chuyển dịch về vùng từ trường rất thấp khi so sánh với nhóm H-9’ trong protocetraric acid và Pr.B2 Trong khi đó, nhóm methylene H-8’ trong

Pm.C2 chuyển dịch về vùng từ trường cao hơn khi so sánh với nhóm thế tương tự trong

hợp chất Pr.B2

Mặt khác, khi phân tích phổ của sản phẩm C3 trong hỗn hợp sau phản ứng, chúng

tôi nhận thấy dữ liệu phổ của C3 hoàn toàn tương đồng với Parmosidone A (một

meta-O O

OH

HO CHO

OH

1'

1 3 5 9

8

7

9' 7' 8'

5' 3'

C3

O

COOH OH

3 5 7

depsidone có cấu trúc tương tự như protocetraric) Theo Duong T H và cộng sự,[8] sự thay đổi trong cấu trúc nhân thơm B của parmosidone A sẽ dẫn đến sự chuyển dịch của nhóm methyl H-9’ về vùng từ trường thấp trong khi đó nhóm methylene H-8’ sẽ chuyển dịch về vùng từ trường cao hơn

Từ những dữ kiện trên, kết hợp với sự xuất hiện của các tín hiệu đặc trưng của

trans-cinnamic acid: 1H ở d, 16), 1H ở d, 16), 5 proton thơm (2H tại

tại ), hợp chất Pm.C2 được đề nghị là một sản phẩm ester của

parmosidone A và trans-cinnamic acid Điều này được tái khẳng định bởi tương quan

HMBC của H-8’ với C-2’, C-3’ và C-4’ và của H-9’ với C-1’, C-5’ và C-6’

Dưới ảnh hưởng của xúc tác Lewis acid, chúng tôi nhận thấy có sự chuyển hóa giữa

protocetraric acid, một para-depsidone và parmosidone A, một meta-depsidone Sự chuyển

vị này thông qua hai giai đoạn liên tiếp nhau gồm có giai đoạn (i) là sự thủy phân liên kết ester của depsidone và giai đoạn (ii) là phản ứng thế nucleophile vào vòng thơm tại vị trí C-2 Giai đoạn có thể xảy ra dựa trên sự hỗ trợ của hai nhóm thế rút electron tại

vị trí C-1 (-COOR) và C-3 (-CHO) trên nhân thơm A Cơ chế được đề nghị trong Hình 3.3

Hình 3.3 Cơ chế đề nghị của sự chuyển hóa protocetraric acid thành

parmosidone A (C3)

1.3 SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI

TRANS-4-METHYLCINNAMIC ACID

O O

O AlCl3

OH HOOC

OH

CH3

HO CHO

OH

CH3

Protocetraric acid

Parmosidone A

Hợp chất Pm.CM2 cô lập được sau khi thực hiện phản ứng giữa protocetraric acid

và trans-4-methylcinnamic acid có đặc điểm như sau:

 Trạng thái: chất bột màu trắng, tan tốt trong các dung môi acetone, methanol, DMSO

 Phổ 1H–NMR (DMSO-d 6) (phụ lục 9): trình bày trong Bảng 3.1

 Phổ 13C–NMR (DMSO–d 6) (phụ lục 10): trình bày trong Bảng 3.2

 Phổ HMBC (DMSO–d 6) (phụ lục 11)

Biện luận cấu trúc

So sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của Pm.CM2 với Pm.C2 (Bảng 3.1) cho thấy hoàn

toàn tương đồng Thêm vào đó là sự xuất hiện các tín hiệu đặc trưng của

trans-4-methylcinnamic acid, 1 nhóm methyl ở 2H, s), 2 proton olefin lần lượt ở 6.54

(2H, d, 16) và  7.55 (2H, d, 16), 4 proton vòng thơm ở  7.58 (2H, d, 7.5) và 7.21

(2H, d, 7.5) cho phép đề nghị Pm.CM2 cũng là một sản phẩm ester của

trans-4-methylcinnamic acid với parmosidone A

1.4 SẢN PHẨM CỦA PHẢN ỨNG GIỮA PROTOCETRARIC ACID VỚI

TRANS-4-METHOXYCINNAMIC ACID

Từ phản ứng 4a, 4b (Bảng 2.1) giữa prototcetraric acid với

trans-4-methoxycinnamic acid đã cô lập được 3 sản phẩm Pm.C4M1, Pr.C4M1 và Pr.C4M2